一種自適應壓力調動剛度加階躍壓力緩衝的空氣彈簧的製作方法

2023-06-20 04:40:16 1

專利名稱：一種自適應壓力調動剛度加階躍壓力緩衝的空氣彈簧的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛空氣懸架用空氣彈簧，這種動剛度自適應壓差和容積組合調節加階躍壓力緩衝的空氣彈簧尤其適應於載客大巴，城市公交大巴，也適應於貨運大卡車和軌道交通車輛，及特種車輛和高級轎車。
一背景技術：
為了改善汽車的行駛平順性，提高乘坐的舒適性，減輕車輛對道路和貨物的損壞， 發達國家在其運載車輛的懸架系統中廣泛地採用了空氣彈簧。我國近年來也在大力推廣和強制性採用空氣彈簧。在不斷發展的空氣彈簧技術中，為了進一步改善空氣彈簧的剛度調節特性，以利其更適用於車輛載荷的變化，人們開展了深入的探索。在空氣彈簧的剛度調節中，人們忽視了由於可選標準系列氣囊剛度與具體車型要求剛度的差異而需要的靜態剛度調節。而往往是因為氣囊的靜態剛度不匹配造成了其動態剛度調節的困難。在被動式空氣懸架系統中則氣囊的靜態剛度不匹配是造成車輛運行中側擺嚴重的重要原因。在主動式空氣懸架系統中，目前比較成熟的技術是將空氣彈簧的氣室分為主、副氣室，通過控制主、副氣室間的連接通道上的節流閥的開度來實現主副氣室間氣體流動時的壓差改變，達到改變空氣彈簧的剛度。這種剛度調節系統的控制信號由多路傳感器採集，送交微處理機處理後發出控制指令，由執行機構調節節流閥的開度，調節主副氣室間氣體流動時的壓差來調節空氣彈簧的剛度。它的主要不足首先在於系統的信號從採集處理到執行較為繁雜，其成本太高，只能應用在極少數豪華車輛上。其次，響應時滯大。在半主動懸架的空氣懸架系統中空氣彈簧的剛度的控制一般採用剛度分段式控制，將空氣彈簧的剛度分為軟、硬兩擋或軟、 中、硬三擋。這種剛度調節系統的空氣彈簧剛 度控制是通過駕駛員操作電磁閥進行選擇控制，分別對應連通主副氣室間節流口開度的大、中、小。這種剛度的調節不是連續的。空氣彈簧的剛度是人為選擇的。
二
發明內容
本發明的目的就是要研發出一種低成本，簡單可靠、響應快捷的空氣彈簧動剛度自適應壓差和容積組合調節加階躍壓力緩衝的空氣彈簧。本發明的解決方法是本空氣彈簧由氣囊1、上安裝板2、副氣室3、節流閥芯4、彈簧5、下安裝板6、螺堵7和兩個單向閥8組合而成。副氣室3安裝固定在下安裝板6的內平面上，節流閥芯4裝在副氣室3的中間內孔裡，其上端頂著副氣室3的中間內孔頂板，下端由彈簧5支撐定位，彈簧5的下部由螺堵7定位，螺堵7中間開有一個小孔與大氣連通； 兩個單向閥8分別安裝在副氣室3的兩個分氣室的側壁上，並由側壁上的小孔與單向閥8 的彈簧腔連通；空氣彈簧的動剛度調節氣囊1內的空氣壓力直接作用於節流閥芯4的上端面，其下端由彈簧5軸向支撐，車輛處於空載和設定高度時，空氣彈簧氣囊1內空氣壓力乘以節流閥芯4的截面積所產生的推力與彈簧5的彈簧力平衡，節流閥芯4的節流口與副氣室3的兩個獨立氣室的節流孔連通並處於最大開口，空氣彈簧的動剛度為最小；當車輛的載荷和動載荷增加，氣囊1內空氣 壓力上升，作用在節流閥芯4的上端面上所產生的推力增大，推動節流閥芯4克服彈簧5的彈簧力下移，達到新的平衡，節流閥芯4下移關小了氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節流口，在該節流口的開閉行程區間內，通過提高氣囊1 與副氣室3間的氣體流動壓差，實現了連續調節空氣彈簧的剛度；當氣囊1內的壓力繼續提高，推動節流閥芯4繼續下移，就會關閉副氣室3最上面的第一個分氣室，只留下了第二個分氣室與氣囊1相連，在空氣彈簧的連續剛度調整中，從物理意義上的減小了空氣彈簧的容積，實現了壓差和容積組合型的空氣彈簧剛度組合調節，使空氣彈簧的剛度增大，適應相應的載荷。當車輛的載荷進一步增加，則自動對副氣室3的第二分氣室重複上述第一分氣室的調節過程。當車輛拐彎，由於慣性的作用，靠彎道外側的空氣彈簧的氣囊1內空氣壓力上升，同樣，會關小氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節流口，使空氣彈簧的動剛度增大，從而阻止了車身的進一步側傾；當車輛急速起步或急剎車時，若空氣彈簧的剛度不隨之增大，同樣由於慣性的作用，會使車身產生後仰和前傾現象，本發明同樣具有當車身產生後仰和前傾發生時，提高後、前空氣彈簧的動剛度的功能，有效地抑制這種現象的加劇。當車輪碰到路面凸塊，給車輪一個階躍衝擊，必然會引發氣囊1內的氣壓產生階躍。該階躍壓力與副氣室3的各個分氣室內氣壓形成的壓差會打開單向閥8，迅速連通氣囊1和副氣室3的各個分氣室，增大了氣囊1內的有效氣體容積，降低空氣彈簧的剛度，減少路面凸塊對車身的衝擊，提高乘員的舒適性，和車輛的平順性。本發明的控制信號直接取自氣囊1內的氣體壓力，將控制信號和調節指令合為一體，作用迅速、可靠，無響應時滯，空氣彈簧的動剛度調節能力大為提高；在保證了空氣彈簧的低振動頻率特性後，通過設置不同容積的分氣室和數目不等的分氣室可以有效地改善空氣彈簧的剛度特性曲線。由於將控制信號和調節指令合為一體，無需再有信號的採集處理系統和執行機構，無需ECU和控制軟體，成本大為下降；由於本發明的控制指令為氣囊1內氣體的壓力，空氣彈簧的動剛度隨氣囊1內氣體的壓力變化而自動調節，調節順暢連續。空氣彈簧的調節剛度特性曲線更為合理和可控。本發明還可將節流閥的一級節流口型式設計成一級固定節流和一級可變節流的兩級串連節流口型式即在節流閥芯4的外圓上設置一個軸向長度與分氣室3中間內孔壁上的節流孔直徑相等的環形槽，該環形槽由徑向小孔與節流閥芯4的內孔連通，通過減小節流閥芯4上的徑向節流孔的直徑，將它設計成一級固定節流口 ；而節流閥芯4外圓上的環形槽與分氣室3中間內孔壁上的節流口就是原有的可變節流口 ；不同的只是該節流口的節流面積稍加大了一點。這種串連節流型式由二級節流口分擔了一級節流口的壓降，有利於降低節流口對壓力變化的敏感度，提高乘員得舒適性；有利於降低節流閥的加工和安裝精度，節省成本。
四

附圖1是本發明的結構原理圖。
五具體實施例方式本發明的具體實施方式
是空氣彈簧的動剛度調節氣囊1內的空氣壓力直接作用於節流閥芯4的上端面，其下端由彈簧5軸向支撐，車輛處於空載和設定高度時，空氣彈簧氣囊1內的空氣壓力乘以節流閥芯4的截面積所產生的推力與彈簧5的彈簧力平衡，節流閥芯4的節流口與副氣室3的兩個獨立的氣室連通並處於最大開口，空氣彈簧的動剛度為最小；當車輛的載荷和動載荷增加，氣囊1內空氣壓力上升，作用在節流閥芯4的上端面上所產生的推力增大，推動節流閥芯4克服彈簧5的彈簧力下移，達到新的平衡，節流閥芯 4下移關小了氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節流口，在該節流口的開閉行程區間內， 通過提高氣囊1與副氣室3間的氣體流動壓差，實現了連續調節空氣彈簧的動剛度；當氣囊1內的壓力繼續提高，推動節流閥芯4繼續下移，就會關閉副氣室3最上面的第一個分氣室，只留下了第二個分氣室與氣囊1相連，在空氣彈簧的連續剛度調整中，從物理意義上的減小了空氣 彈簧的容積，實現了壓差和容積組合型的空氣彈簧剛度組合調節，使空氣彈簧的動剛度增大，適應相應的動載荷。當車輛的載荷進一步增加，則自動對副氣室3的第二分氣室重複上述第一分氣室的調節過程。當車輛拐彎，由於慣性的作用，靠彎道外側的空氣彈簧的氣囊1內空氣壓力上升，同樣，會關小氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節流口，使空氣彈簧的動剛度增大，從而阻止了車身的進一步側傾；當車輛急速起步或急剎車時，若空氣彈簧的動剛度不隨之增大，同樣由於慣性的作用，會使車身產生後仰和前傾現象，本發明同樣具有當車身產生後仰和前傾發生時，提高後、前空氣彈簧的動剛度的功能，有效地抑制這種現象的加劇。 當車輪碰到路面凸塊，給車輪一個階躍衝擊，必然會引發氣囊1內的氣壓產生階躍。該階躍壓力與副氣室3的各個分氣室內氣壓形成的壓差會打開單向閥8，迅速連通氣囊1和副氣室3的各個分氣室，增大了氣囊1內的有效氣體容積，降低空氣彈簧的動剛度， 減少路面凸塊對車身的衝擊，提高乘員的舒適性和車輛的平順性。
權利要求
1.一種自適應壓力調動剛度加階躍壓力緩衝的空氣彈簧，由氣囊(1)，上安裝板(2)， 副氣室(3)，節流閥芯(4)，彈簧(5)，下安裝板(6)、螺堵(7)和兩個單向閥(8)組合而成；其特徵在於副氣室(3)安裝固定在下安裝板(6)的內平面上，節流閥芯(4)裝在副氣室(3) 的中間內孔裡，其上端頂著副氣室(3)的中間內孔頂板，下端由彈簧(5)支撐定位，彈簧(5) 的下部由螺堵(7)定位，螺堵(7)中間開有一個小孔與大氣連通；兩個單向閥(8)分別安裝在副氣室(3)的兩個分氣室的側壁上，並由側壁上的小孔與單向閥(8)的彈簧腔連通；本空氣彈簧的動剛度調節車輛處於空載和設定高度時，氣囊(1)內空氣壓力乘以節流閥芯(4) 的截面積所產生的推力與彈簧(5)的彈簧力平衡，節流閥芯(4)的節流口與副氣室(3)的兩個獨立氣室的節流孔連通並處於最大開口，空氣彈簧的動剛度為最小；當車輛的載荷和動載荷增加，氣囊(1)內空氣壓力上升，作用在節流閥芯(4)的上端面上所產生的推力增大，推動節流閥芯(4)克服彈簧(5)的彈簧力下移，達到新的平衡，節流閥芯(4)下移關小了氣囊⑴與副氣室⑶間的連接通道上的節流口，在該節流口的開閉行程區間內，通過提高氣囊(1)與副氣室(3)間的氣體流動壓差，實現了連續調節空氣彈簧的剛度；當氣囊(1) 內的壓力繼續提高，推動節流閥芯(4)繼續下移，就會關閉副氣室(3)最上面的第一個分氣室，只留下了第二個分氣室與氣囊(1)相連，在空氣彈簧的連續剛度調整中從物理意義上的減小了空氣彈簧的容積，實現了壓差和容積組合型的空氣彈簧剛度組合調節，使空氣彈簧的剛度增大，適應相應的載荷；當車輛的載荷進一步增加，則自動對副氣室(3)的第二分氣室重複上述第一分氣室的調節過程；當車輪碰到路面凸塊，給車輪一個階躍衝擊，必然會引發氣囊(1)內的氣壓產生階躍；該階躍壓力與副氣室(3)的各個分氣室內氣壓形成的壓差會打開單向閥(8)，迅速連通氣囊(1)和副氣室(3)的各個分氣室，增大了氣囊(1)內的有效氣體容積，降低空氣彈簧的剛度，減少路面凸塊對車身的衝擊，提高乘員的舒適性，和車輛的平順性。
2.根據權利要求1所述的一種自適應壓力調動剛度加階躍壓力緩衝的空氣彈簧，其特徵在於副氣室(3)的獨立分氣室的容積和數目可根據不同車型對其空氣彈簧剛度變化曲線的不同需求改變。
3.根據權利要求1所述的一種自適應壓力調動剛度加階躍壓力緩衝的空氣彈簧，其特徵在於節流閥的一級節流口型式設計成一級固定節流和一級可變節流的兩級串連節流口型式。
4.根據權利要求1所述的一種自適應壓力調動剛度加階躍壓力緩衝的空氣彈簧，其特徵在於將副氣室(3)，節流閥芯(4)，彈簧(5)，螺堵(7)安裝固定在上安裝板(2)上，單向閥(8)仍然安裝在副氣室(3)的原有位置上。
全文摘要
空氣彈簧對於提高車輛的平順性、舒適性和保護道路及貨物，限制超載至關重要。在現有的設計中，人們忽視了由於可選標準系列氣囊剛度與具體車型要求剛度的差異。而往往是因為氣囊的靜態剛度不匹配造成了其動態剛度調節的困難。在被動式空氣懸架系統中則氣囊的靜態剛度不匹配是造成車輛運行中側擺嚴重的重要原因。現有的動剛度調節上採用了主、副氣室相連，通過調節其通道上的節流口來改變主副氣室間氣體流動時的壓差來實現。這種剛度調節系統在調節過程中並沒有改變氣室的容積，使得其剛度調節的難度較大。本發明就是針對這些問題研發出一種低成本，簡單可靠、響應快捷的空氣彈簧動剛度自適應壓差和容積組合調節加階躍壓力緩衝的的新型空氣彈簧。
文檔編號F16F9/50GK102330775SQ201110199589
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月17日 優先權日2011年7月17日
發明者賀劼 申請人:賀劼